直升机原理与发展 3（ZZ)

　　洛克希德 JSF 基本就是 F-22 的缩小版。洛克希德 JSF 在早期曾经设想过用鸭式布局，但不久就放弃了，回到驾轻就熟的常规布局，采用与 F-22 相似的菱形翼和外倾的双垂尾，此外并无惊人之笔。不过在性能上比较平衡，不会出大的意外，符合 JSF 最低风险和成本的原则。在气动设计上，洛克希德 JSF 的最大特点是“无边界层分离板超音速进气道”（Diverterless Supersonic Intake，简称 DSI），既改善了隐身，又提高了进气效率。洛克希德为了少走弯路，早早和雅可夫列夫合作，吸取前者在垂直起落战斗机研制上的经验，最后方案和雅克-41 有相似之处也就不奇怪了。洛克希德 JSF 采用升力风扇加升力-巡航发动机的方案，不过在升力风扇的驱动方式上有过一段犹豫，最后采用了技术上比较成熟的轴驱动，配以号称世界上最强大的离合器，在不用垂直升力的时候，离合器将驱动轴和升力风扇脱开。洛克希德最初是想用喷气驱动的升力风扇的，也就是说，将低压压气机后的压缩空气引出一股，折向前面，驱动升力风扇。驱动方式可以向轴心的涡轮吹气以驱动风扇，或者向升力风扇的翼尖吹气，像驱动水轮一样，也就是所谓的 tip jet 方式。喷气驱动的好处是省却沉重、复杂、维修麻烦的驱动轴和离合器，可靠性好，但喷气驱动需要在机体内布置可以通过很大流量的高压空气管路，占用空间太大，最后还是放弃了。洛克希德 JSF 也进入了对比试飞，代号 X-35，并最终赢得 JSF 的合同，代号改称 F-35。洛克希德由此成为 21 世纪美国唯一研制新战斗机的公司，波音通过麦道的关系还在制造 F-18E/F，但在 F-22 上只有转包商的份，F-35 则一点份也没有。F-35 将分三个基本型：空军的 A 型取消升力风扇，空下的体积用于更多的机内燃油的设备；海军陆战队的 B 型，具有垂直起落能力；海军的 C 型，为航母起落增大了机翼和尾翼。英国已经肯定加入 F-35 计划，很多国家有意用 F-35 作为 F-16 或 F-18 的后继，但美国对 F-35 的生产采用“赢者通吃”，而不是入股分工，并对敏感技术的转让限制重重，可能给 F-35 的外销带来一定的问题。不管怎么说，如果不出意外的话，F-35 将是未来二、三十年唯一的实战型垂直起落战斗机，其重要性不言而喻。



洛克希德 JSF 基本就是缩小的 F-22 / 这个角度看，几乎就是 YF-22 的翻版




脊背那么高，会不会影响飞行员的后向视线？ / 洛克希德 JSF 在气动设计上最大的特点就是 DSI 进气道，用一个精心设计的鼓包而不是常见的边界层分离板来泄放机体和进气道结合部的呆滞气流，即改善了隐身，也提高了进气道的效率



洛克希德 JSF 的升力风扇既避免了升力-巡航发动机对发动机位置的局限，又避免了升力发动机对高温喷气回吸的问题，图中可以看到已经打开的升力风扇和垂直起落是专用的主发动机的辅助进气门 / 对比 F-35 的垂直起落，和雅克-41 非常相像，不同的是，F-35 采用轴传动的升力风扇，而不是专用的升力发动机

洛克希德方案的 F119 发动机，可以看到轴驱动的升力风扇

三轴转动的尾喷管，这是雅可夫列夫影响最显著的地方



罗尔斯,罗伊斯负责的升力风扇，其喷口可以延伸和向后，如果这是单独的升力发动机，不难想象它可以在主发动机故障的情况下，单独推动飞机返航 / 升力风扇正在准备试验，可以和旁边的人比较一下尺寸

洛克希德 F-35 的垂直起落机制示意图，可以清楚地看到可以偏转的尾喷管、前升力风扇和传动轴

洛克希德曾经想用更先进的喷气驱动升力风扇（下），但技术上风险太大，最后还是用比较保险的轴驱动风扇（上）

F-35 和 F-16、F-22 的对比

空军的 F-35A，只有常规跑道起落能力，不具备垂直起落能力，原用于升力风扇的体积改用于机内油箱，大大增加了航程和载弹能力


海军陆战队的 F-35B，具有垂直起落能力，加宽机背以安装升力风扇

海军的 F-35C，具有航母起落能力，但不具备垂直起落能力，加大机翼和尾翼，以适应航母上低速、大迎角起落的要求

F-35 个型号的共同性





F-35 结构解剖图 / X-35B 和伴飞的 AV-8B，两者的机内容积的差别显而易见，这反映到机内载油上，对航程的影响就大了

X-35B 在作垂直起落，可以看到已经打开的升力风扇和辅助进气口
　　在战后 60 年里，航空技术的发展不可以里计，超音速飞行、越洋飞行早已不成问题，但基本的原理级的技术没有大变，依然是使用动力产生速度，有空气和固定机翼的相对速度产生升力。回顾垂直起落飞机 60 年的历史，人们尝试的各种升力原理不计其数，其中不乏创造性思维的火花，但除了各种直升机外，达到实用阶段的垂直起落飞机寥寥可数。文中当然不可能罗列所有的设计，下图就是一些漏网的例子。尽管人们在垂直起落飞机领域屡败屡战，每一个失败的例子就指明了一条走不通的路，这是非常宝贵的经验积累。都说 21 世纪将是中国的世纪，这应该包括中国的航空技术，幸运青睐于有准备的人们，中国的航空人是否准备好了呢？

可以折起桨叶的旋翼不是新想法，法国 Sud Aviation 在 50 年代就有过这样的想法



更疯狂的是这个 Ryan 的 F-104VTOL 方案 / 三角翼的翼尖像全动平尾一样，可以改变迎角，旋转时可以像直升机一样产生升力，固定了就是三角翼